Wind tunnel experiments of air flow patterns over nabkhas modeled after those from the Hotan River basin,Xinjiang,China(Ⅱ):vegetated

This paper examines the results of wind tunnel experiments on models of nabkha, based on those studied in the Hotan River basin. Semi-spherical and conical models of nabkhas were constructed at a ratio of 40:1 in light of the on-site observation. Artificial vegetation of simulated Tamarix spp. was put on top of each model. Parameters of the shape, including height, width, and diameter of vegetated semi-spherical and conical nabkha, were measured in the Hotan River basin. Wind tunnel experiments on the semi-spherical and conical nabkha used clean air devoid of additional sediments at five different wind speeds (6–14 m/s) to study the influence of vegetation on airflow patterns. Results of the experiments indicate that vegetation at the top of the nabkhas enhances the surface roughness of the sand mounds, retards airflow over the sand mounds, reduces airflow energy, eliminates erosional pits occurring on the top surface of non-vegetated sand mounds and enhances the range of influence of the vortex that forms on the leeward slope. Vegetation changes the airflow pattern upwind and downwind of the sand mound and reduces the transport of sand away from the nabkha. This entrapment of sediment by the vegetation plays an important role in sustaining the nabkha landscape of the study area. The existence of vegetation makes fine materials in wind-sand flow to possibly deposit, and promotes nabkha formation. The imitative flow patterns of different morphological nabkhas have also been verified by on-site observation in the river basin. __________ Translated from Journal of Desert Research, 2007, 27(1): 15–19 [译自: 中国沙漠]     

夏季江南地区暖区暴雨的统计分析

本文首先给出江南地区暖区暴雨的定义,并按天气形势将其分为暖切变型、冷锋锋前型、副热带高压(以下简称副高)型和强西南急流型四类。然后利用2010—2016年5—9月常规和自动站逐时降水等非常规观测资料统计暖区暴雨的时空分布特征和降水性质等,并对暖区暴雨的形成原因进行初步分析。最后利用NCEP FNL全球分析资料,基于中尺度分析技术给出四类暖区暴雨的系统配置:(1)四类暖区暴雨均为分散性局地降水,降水多发生于山区、平原和湖泊交界处等不均匀下垫面附近。其中,暖切变型降水范围广、强度最大、极端性最明显且主要位于江南中西部;冷锋锋前型降水集中、强度较大且具有一定极端性,主要位于江南中部;副高型降水强度较弱,主要位于江南中东部;强西南急流主要位于江南西部。(2)暖切变型和强西南急流型以夜间降水为主,副高型降水集中在午后,冷锋锋前型降水日变化不明显。(3)暖区暴雨由稳定性和对流性降水共同组成且降水量越大,降水对流性越明显。(4)在低层高湿、不稳定能量积聚等有利背景下,暖切变型、冷锋型和副高型暖区降水多由边界层(地面)中尺度辐合线配合高低空急流耦合产生,强西南急流型一般形成于低空急流上的中尺度风速脉动及地面辐合线附近,且低空急流越强,暴雨强度越大。(5)暖切变型和冷锋型暖区暴雨的落区分别位于低层850hPa暖切变以南和地面锋前的显著湿区内,副高型和强西南急流型的暴雨落区分别位于副高内和强低空急流出口区左前侧的水汽充沛且大气层结不稳定区内。四类暖区暴雨常表现为长生命史的移动型中尺度雨团途经山区或河流湖泊等不均匀下垫面时,强度增大、移速减慢,形成暖区局地强降水。     

前期热带太平洋次表层海温异常与东亚夏季风的可能联系

利用1979—2012年日本气象厅次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了前期冬季热带太平洋次表层海温与东亚夏季风的关系,并讨论了其可能机制。结果表明,前期冬季热带太平洋次表层海温与后期东亚夏季风强弱有显著的相关关系。冬季次表层海温呈现东正西负的类El Nio分布型时,夏季副热带高压偏强,西北太平洋地区受反气旋型环流控制,能将大量的水汽输送到长江和淮河流域,有利于水汽在该区域辐合,为夏季降水偏多创造了条件,此时东亚夏季风活动整体偏弱,反之亦然。但类El Nio分布型对东亚夏季气候变化的影响较类La Nia分布型更显著。此外,冬季热带太平洋次表层海温可能通过其自身能够持续性地影响东亚—太平洋地区的大气环流异常,次表层海温随季节变化有明显的发展和移动趋势:冬季西太平洋暖池次表层冷(暖)海温不断堆积,沿温跃层向东传播使得中东太平洋次表层海温逐渐变冷(暖),冷(暖)海温上翻加强使得海表温度异常,进一步影响到西太平洋副热带高压的位置和强度,并在东亚地区形成经向遥相关波列,通过西北太平洋地区异常反气旋(气旋)环流的作用,影响东亚地区大气环流以及气候变化。     

从地缘关系视角解析“一带一路”的行动路径

“一带一路”倡议是人类历史上最伟大的全球治理工程,开辟了政治地理学研究的新纪元,为地缘关系研究提供了大舞台。地理学是从时间、空间和自然—社会系统三个维度理解陆地表层过程的科学,对地缘关系研究具有独特的功能和作用。因此,从地理学视角研究地缘关系具有其他学科无法比拟的优势。“一带一路”是当前最具挑战的科学和政策命题,从地缘关系视角研究“一带一路”,需要加强四个方面的结合：① 在科学思维上,需要还原论与系统论思维相结合;② 在科学数据建设上,需要社会人文与自然环境数据相结合;③ 在科学问题选择上,需要社会过程、人文过程、政治过程和自然过程相结合;④ 在研究方法上,需要经验方法、实证方法、系统方法与大数据研究方法相结合。中国地理学者应兼顾政治地理学科建设、地缘关系的学科交叉研究和“一带一路”全球实践开展研究。     

不同水汽环境条件下云凝结核浓度对热带气旋发展影响的数值研究

利用WRF模式模拟在清洁海洋大气和污染大气环境下,气溶胶的云凝结核浓度(Cloud Condensation Nuclei, CCN)对热带气旋的强度变化影响。在污染环境下,云凝结核浓度增多,台风区域云水混合物浓度增大,眼墙附近上升运动减小,而台风外围螺旋雨带对流发展,从而抑制低层入流,台风强度减弱,外围尺度增大。在不同环境场水汽条件下,通过热、动力结构和云微物理量的对比分析,结果表明:环境场水汽条件对台风的发展起到至关重要的作用。当环境场水汽条件较干时,CCN浓度对台风发展影响作用不明显,台风发展缓慢。而在充足水汽条件下,CCN浓度对热带气旋发展有明显的影响。本文结果表明,在考虑污染情形下台风变化,需要综合考虑环境场水汽条件。     

Improved Weather Radar Echo Extrapolation Through Wind Speed Data Fusion Using a New Spatiotemporal Neural Network Model

Weather radar echo extrapolation plays a crucial role in weather forecasting. However, traditional weather radar echo extrapolation methods are not very accurate and do not make full use of historical data. Deep learning algorithms based on Recurrent Neural Networks also have the problem of accumulating errors. Moreover, it is difficult to obtain higher accuracy by relying on a single historical radar echo observation. Therefore, in this study, we constructed the Fusion GRU module, which leverages a cascade structure to effectively combine radar echo data and mean wind data. We also designed the Top Connection so that the model can capture the global spatial relationship to construct constraints on the predictions. Based on the Jiangsu Province dataset, we compared some models. The results show that our proposed model, Cascade Fusion Spatiotemporal Network (CFSN), improved the critical success index (CSI) by 10.7% over the baseline at the threshold of 30 dBZ. Ablation experiments further validated the effectiveness of our model. Similarly, the CSI of the complete CFSN was 0.004 higher than the suboptimal solution without the cross-attention module at the threshold of 30 dBZ.     

2015年西北太平洋热带气旋活动特征及强El Nino现象对其影响的初步分析

通过统计分析,本文研究了强El Ni〖AKn~D〗o年西北太平洋及南海热带气旋（TC）的活动特征并详细分析了造成2015年TC活动的大气环流特征。强El Ni〖AKn~D〗o年上半年TC生成偏多,台风活跃季（6—10月）TC生成偏少,登陆我国TC偏少,TC的生成位置较偏东南,并且台风路径多发生向东北的偏转。2015年生成的TC符合这一规律。El Ni〖AKn~D〗o成熟前赤道西太平洋存在大面积的西风异常,同时El Ni〖AKn~D〗o使得西北太平洋地区对流活动受到抑制,而副热带高压位置偏南,导致热带辐合带（ITCZ）位置偏南,这些因素综合作用导致了2015年台风季TC数量偏少。强El Ni〖AKn~D〗o年台风不但整体强度偏强,个体台风的强度也偏强,这是由于强El Ni〖AKn~D〗o年的副热带高压面积和强度偏小,有利于TC活动的加强。强El Ni〖AKn~D〗o年西北太平洋东南部生成的TC偏多,并且强度偏大;东北部生成的TC偏少。2015年的TC活动特征符合上述规律,生成于我国南海的TC个数少、强度偏小。从路径上来看,2015年台风路径多呈抛物线型,发生了向东北方向的转向,进入我国南海的TC明显偏少,这与副热带高压西伸脊点偏东,西北太平洋上空500 hPa异常的西北气流有关。     

基于临界条件的中国航空气象危险要素区域分布与风险区划

根据航空飞行安全的气象保障规范和临界条件,探讨了我国区域内影响飞机起降的气象要素的区域特征;在气象要素影响分析的基础上,建立飞机起降安全的气象要素评价指标;采用层次分析法(AHP)确定各评价指标的权重,利用模糊综合评价方法构建了飞机起降气象安全风险的评价标准和评价体系,运用区间梯形隶属度函数来计算评估单元各指标针对各风险等级的隶属度,最后根据最大隶属度原则作出风险评估与区划。分析表明,我国北方地区航空安全气象环境较南方地区好,南方出现航空飞行不利影响的恶劣气象条件的频率显著高于北方;我国航空安全气象风险由北至南逐渐递增,尤以东部沿海地区、福建和江西东北部地区、贵州东部及湖南地区的风险等级最高。     

边缘系数建筑物雷达点云数据简化方法

针对基于LiDAR点云数据进行建筑物自动重建中存在的数据冗余问题,该文设计了一种定量描述激光点位于地物边缘区几率大小的指标——边缘系数,并据此提出了基于边缘系数的建筑物LiDAR点云数据简化方法。该方法利用激光点与其邻域点的位置、数量及分布计算该点的边缘系数,通过试验分析确定边缘系数的阈值并对点云数据进行分割,最后保留建筑物边缘区域的点,实现点云数据的简化。实验表明,该方法在对点云数据进行高效压缩的同时有效保留了位于地物边缘处的点云,有助于提高海量点云数据处理能力和建筑物重建效率。     

常用稳健估计方法在测边网解算中的应用

针对最小二乘估计中稳健估计方法的效果尚未被分析证明的问题,该文以不同观测值数量、不同粗差数量和等权或不等权观测值的三个测边网为例,通过仿真实验的方法,对12种常用稳健估计方法的稳健性进行了比较,确定了对测边网解算相对更为有效的稳健估计方法。结果表明,L1法、Danish法、German-McClure法和IGGIII方案是12种方法中更为有效的稳健估计方法,能相对更有效地消除或减弱粗差对参数估计结果的影响。